近年來(lái),單光子探測(cè)、采集與處理技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步擴(kuò)展到軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、宇宙等方方面面,這些領(lǐng)域都涉及到將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的處理。在生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用更為常見,比如,精密測(cè)量、工業(yè)過程測(cè)量和控制、醫(yī)療檢測(cè)等應(yīng)用中。在單光子采集和處理過程中,首先通過光電探測(cè)器件接收光信號(hào),然后通過光電讀出電路接收光電流,將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),最終將電壓信號(hào)放大并數(shù)字化處理。因此,改進(jìn)光電探測(cè)器件和光電信號(hào)讀出電路的性能,是提高光電探測(cè)器靈敏度和精度的關(guān)鍵。（1）本文主要針對(duì)高速、微弱可見光和近紅外光的探測(cè),完成一種探測(cè)器件與讀出電路芯片級(jí)研究。首先分析了光電探測(cè)器工作原理和指標(biāo),研究了探測(cè)器的寬光譜、高響應(yīng)度、高速和微弱信號(hào)探測(cè)等性能參數(shù)。闡述了光電探測(cè)器件和光電讀出電路的工作原理,并對(duì)其結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。（2）課題通過光電器件和電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、版圖設(shè)計(jì)、版圖驗(yàn)證和后仿真驗(yàn)證流程,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種高性能的光電探測(cè)器件和光電模擬信號(hào)讀出電路,完成了一種光信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)芯片級(jí)的設(shè)計(jì)�；谥行緡�(guó)際（SMIC）0.18μm CMOS工藝,設(shè)計(jì)了一種高邊緣擊穿,擴(kuò)展光譜和低暗計(jì)數(shù)率的圓形單... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析
    1.3 探測(cè)原理和設(shè)計(jì)方法
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
第2章 單光子雪崩光電二極管探測(cè)器件的設(shè)計(jì)
    2.1 單光子雪崩光電二極管的工作機(jī)理
    2.2 單光子雪崩光電二極管的性能指標(biāo)
    2.3 SPAD的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
        2.3.1 擴(kuò)展光譜探測(cè)結(jié)構(gòu)
        2.3.2 高邊緣擊穿結(jié)構(gòu)
    2.4 SPAD的流片與測(cè)試驗(yàn)證
        2.4.1 SPAD的流片與測(cè)試平臺(tái)搭建
        2.4.2 SPAD的測(cè)試驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 光電探測(cè)器讀出電路的設(shè)計(jì)與研究
    3.1 光電信號(hào)讀出電路芯片原理及設(shè)計(jì)
        3.1.1 光電信號(hào)讀出電路芯片原理
        3.1.2 光電信號(hào)讀出電路芯片設(shè)計(jì)
    3.2 帶隙基準(zhǔn)電壓源電路
        3.2.1 帶隙基準(zhǔn)電路及指標(biāo)
        3.2.2 啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)與分析
        3.2.3 核心電路與運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)與分析
        3.2.4 帶隙基準(zhǔn)電路仿真
        3.2.5 帶隙基準(zhǔn)電路版圖、流片及測(cè)試
    3.3 主運(yùn)算放大器
        3.3.1 主運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì)與分析
        3.3.2 主運(yùn)算放大器電路仿真
        3.3.3 主運(yùn)算放大器電路版圖設(shè)計(jì)及后仿真
    3.4 單位增益緩沖級(jí)
    3.5 比較器電路
        3.5.1 比較器電路設(shè)計(jì)與分析
        3.5.2 比較器電路仿真
        3.5.3 比較器電路版圖及后仿真
    3.6 光電信號(hào)讀出電路系統(tǒng)
        3.6.1 光電信號(hào)讀出電路仿真
        3.6.2 光電信號(hào)讀出電路版圖設(shè)計(jì)及芯片實(shí)現(xiàn)
    3.7 光電探測(cè)系統(tǒng)PCB板設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
    3.8 本章小結(jié)
第4章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 器件仿真程序
個(gè)人簡(jiǎn)歷
在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]p-well/DNW單光子雪崩二極管保護(hù)環(huán)的最小化設(shè)計(jì)（英文）[J]. 楊紅姣,金湘亮.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]采用APD單光子陣列讀出集成電路的紅外測(cè)距技術(shù)[J]. 吳金,俞向榮,史書芳,鄭麗霞,孫偉鋒.  紅外與激光工程. 2017(06)
[3]一種新型低暗計(jì)數(shù)率單光子雪崩二極管的設(shè)計(jì)與分析（英文）[J]. 楊佳,金湘亮,楊紅姣,湯麗珍,劉維輝.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2016(04)
[4]微弱光信號(hào)檢測(cè)電路的實(shí)現(xiàn)[J]. 李常青,梅欣麗,明奇.  應(yīng)用光學(xué). 2010(05)
[5]微弱光信號(hào)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)[J]. 杜習(xí)光.  電子元器件應(yīng)用. 2010(01)
[6]可調(diào)制激光器的紅外探測(cè)器響應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)[J]. 趙虎.  光電工程. 2009(01)

碩士論文
[1]基于0.18μm CMOS工藝的比較器設(shè)計(jì)[D]. 秦睿.黑龍江大學(xué) 2014
[2]2.5Gbps CMOS光接收機(jī)前置放大器設(shè)計(jì)與仿真[D]. 王昆.西安電子科技大學(xué) 2014
[3]微弱光電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的研究[D]. 何玲玲.安徽大學(xué) 2010
[4]APD微弱光電信號(hào)探測(cè)技術(shù)研究[D]. 趙慧玲.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3430489